CN104066957B - 混合动力驱动车辆的控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

混合动力驱动车辆的内燃发动机在排气通路中具有排气净化催化剂。内燃发动机的控制装置构成为，使内燃发动机在启动后规定时间内继续旋转。内燃发动机的控制装置还通过从内燃发动机的启动起的规定时间内禁止燃料切断，抑制因加速器踏板操作而使内燃发动机频繁地反复进行启动和停止，另一方面，抑制伴随燃料切断的氧向排气净化催化剂的积蓄，确保内燃发动机重新启动时的排气净化性能。

Description

混合动力驱动车辆的控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及同时使用电动机和内燃发动机的混合动力驱动车辆中的内燃发动机的启动控制。

背景技术

已知一种混合动力驱动车辆，其将电动机和内燃发动机由离合器连接，根据扭矩要求，在电动机的基础上，将内燃发动机的动力用于车辆的驱动，例如，选择性地使用两种行驶模式。即，仅用电动机的动力行驶的EV行驶模式、和使用电动机和内燃发动机这两者的动力行驶的HEV模式。

EV模式和HEV模式例如基于加速器踏板的踏入量来决定。即，在加速器踏板的踏入量小于或等于阈值的情况下，以EV模式行驶，在加速器踏板的踏入量超过阈值时，以HEV模式行驶。在从EV模式行驶向HEV模式行驶切换时，连接离合器，电动机对内燃发动机进行曲轴起动，使内燃发动机启动。从HEV模式向EV模式的切换通过切断离合器来进行。

在从HEV模式向EV模式切换时，如果停止内燃发动机的运转，则加速器踏板的踏入量在阈值附近变动的情况下，会频繁地进行内燃发动机的启动和停止，无法避免给驾驶员带来不舒服的感觉。

日本国专利厅于2010年发行的日本特开2010－143423号提出了用于缓和这种振荡现象的控制。该现有技术在内燃发动机的启动或产生规定要求之后，使加速器踏板的踏入量向相反方向变化而在达到阈值时，使内燃发动机的启动或停止中止。

发明内容

但是，通过该控制，也是如果加速器踏板的踏入量超过阈值而变动，则进行内燃发动机的启动或停止。因而，如果跨越阈值这样的加速器踏板的踏入量的变动频繁地进行，则也高频率地进行内燃发动机的启动和停止。

因而，本发明的目的在于，在具有内燃发动机的混合动力车辆中避免频繁反复地进行内燃发动机的启动和停止。

为了实现以上的目的，本发明提供一种混合动力驱动车辆的控制装置，在该混合动力驱动车辆中选择性地切换仅利用电动机的驱动力行驶的EV模式、同时使用内燃发动机的驱动量和电动机的驱动力而行驶的HEV模式，并且，在内燃发动机的排气通路中设有具有氧积蓄功能的排气净化催化剂，如果在HEV模式选择中对内燃发动机的要求负载成为零，则切断向内燃发动机的燃料供给。在混合动力车辆的内燃发动机的排气通路中设有排气净化催化剂。

控制装置具有：离合器，其通过将内燃发动机与电动机连接，进行从EV模式向HEV模式的切换；接合维持手段，其在电动机经由离合器使内燃发动机启动后，使离合器在规定时间范围内维持为接合状态；以及禁止手段，其禁止规定时间内的燃料切断。

在说明书的以下的记载中说明本发明的详细情况以及其他特征、优点，并示出附图。

附图说明

图1是本发明的实施方式涉及的混合动力车辆和内燃发动机的控制装置的概略结构图。

图2是说明本发明的实施方式涉及的由发动机控制器执行的内燃发动机的控制程序的流程图。

图3A－图3I是对控制程序的执行结果进行说明的时序图。

具体实施方式

参照附图中的图1，混合动力车辆具有电动机1和内燃发动机2而作为行驶用动力源。

电动机1经由由自动变速器和离合器构成的变速机构4、差速器5而与混合动力车辆的两个驱动轮6连接。

内燃发动机2经由离合器3与电动机1连接。在内燃发动机2的排气通路中，为了去除排气中的有害成分，安装有三元催化剂等具有蓄氧(O₂)功能的排气净化催化剂。

在离合器3的切断时，电动机1的驱动扭矩使驱动轮6旋转，从而混合动力车辆行驶。将该行驶模式称为EV模式。

另一方面，如果接合离合器3，则内燃发动机2被曲轴起动，向内燃发动机2供给燃料，从而内燃发动机2启动。启动后的内燃发动机2经由离合器3将驱动扭矩向电动机1输入。其结果，两个驱动轮6利用内燃发动机2的驱动扭矩和电动机1的驱动扭矩的合计扭矩而旋转。将该状态下的混合动力车辆的行驶模式称为HEV模式。

在自动变速器的变速模式为自动变速模式的所谓D档位的情况下，EV模式和HEV模式根据车辆的行驶负载要求进行切换。作为车辆的行驶负载要求，在这里采用车辆所具有的加速器踏板的踏入量。基本上，在加速器踏板的踏入量小于或等于预先确定的阈值的情况下，以EV模式进行行驶，在加速器踏板的踏入量超过预先确定的阈值的情况下，进行HEV模式的行驶。

另一方面，在自动变速器的变速模式为手动变速模式、即由驾驶员对变速开关进行操作而能够选择变速档的模式的情况下，基本上以HEV模式进行行驶。

车辆的行驶由混合动力控制单元(HCU)8控制。另外，内燃发动机2的运转由发动机控制单元(ECU)7控制。

ECU7和HCU8分别由具有中央运算单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和输入输出接口(I/O接口)的微型计算机构成。ECU7也可以由多个微型计算机构成。HCU8也可以由多个微型计算机构成。或者，ECU7和HCU8也可以由单个微型计算机构成。

为了HEV模式和EV模式的切换控制，检测加速器踏板的踏入量的加速器踏板踏入量传感器9与HCU8连接。另外，检测内燃发动机2的转速的转速传感器10与ECU7连接。

HCU8根据包括加速器踏板踏入量在内的行驶条件，选择性地使用HEV模式和EV模式。HCU8还向ECU7输出发动机启动要求和发动机停止要求。ECU7根据从HCU8输入的要求信号，控制内燃发动机2的运转。

HCU8还对离合器3的切断和接合、电动机1的运转及变速机构4的自动变速器的变速控制和离合器的切断及接合进行控制。

如前所述，与HEV行驶模式和EV行驶模式的切换相关联而使内燃发动机2频繁地反复进行启动和停止时，给驾驶员带来不舒服的感觉。因此，HCU8被编程为：在启动内燃发动机2后在规定时间内即使要求扭矩降低，也不切断离合器3而使内燃发动机2继续旋转。在以下的说明中，将该规定时间称为第1规定时间。

另一方面，ECU7基于从HCU8输入的要求扭矩，对HEV模式下的内燃发动机2的运转进行控制。具体而言，对内燃发动机2的燃料喷射量、喷射定时、点火定时进行控制。在HEV模式且要求扭矩为零的情况下，执行燃料切断。另外，根据从HCU8输入的发动机启动要求和发动机停止要求，进行运转停止中的内燃发动机2的启动和运转中的内燃发动机2的停止。

此外，在自动变速器的变速模式为自动变速模式且以HEV模式行驶的情况下，如果驾驶员放开加速器踏板，则进行从HEV模式向EV模式的切换，内燃发动机2的运转停止。与之相对，在自动变速器的变速模式为手动变速模式的情况下，驾驶员放开加速器踏板而要求扭矩变为零时，在维持HEV模式的状态下执行燃料切断。

内燃发动机2启动后在规定时间内，HCU8维持离合器3的接合状态，使内燃发动机2继续旋转。即，内燃发动机2启动后在规定时间内维持HEV模式。在该规定时间内如果驾驶员释放加速器踏板，则从HCU8向ECU7输入的对内燃发动机2的扭矩要求消失。因而，如果是通常，则会执行燃料切断，但如果过在此进行燃料切断，则排气变稀薄，在排气通路的排气净化催化剂中会积蓄氧。另外，如果加速器踏板的释放状态继续，则在排气净化催化剂中积蓄有氧的状态下使内燃发动机2停止。

如果在排气净化催化剂中积蓄有氧的状态下，内燃发动机2恢复燃烧，则由在排气净化催化剂中积蓄的氧而使碳化氢(HC)、一氧化碳(CO)的氧化来良好地进行净化，另一方面，因为不存在还原剂，因此，会对由氮氧化物(NOx)的还原进行的净化带来影响。其结果，无法避免排气排放恶化。

为了防止内燃发动机2恢复燃烧时这样的排气排放的恶化，ECU7通过执行图2所示的燃料切断禁止程序，防止排气净化催化剂的气氛变稀薄的情况。

该燃料切断禁止程序在混合动力车辆的主开关连通的状态下以例如10毫秒的恒定间隔反复执行。

参照图2，在步骤S11中，ECU7基于来自转速传感器10的输入信号对内燃发动机2是否处于旋转中进行判定。

在内燃发动机2未处于旋转中的情况下，即在内燃发动机2停止旋转的情况下，ECU7在步骤S14中将启动后计时器清零而进行步骤S15的处理。在此，启动后计时器是如下计时器：与内燃发动机2的启动同时开始计数，对从启动起经过的时间进行计测。

在内燃发动机2处于旋转中的情况下，ECU7在步骤S12中对是否存在内燃发动机2的停止要求进行判定。内燃发动机2的停止要求是从HCU8输出的要求。该要求在例如从HEV模式转向EV模式的行驶转换时从HCU8向ECU7输出。

并且，在步骤S12的判定中存在内燃发动机2的停止要求的情况下，ECU7在步骤S14中将启动后计时器清零而进行步骤S15的处理。在不存在内燃发动机2的停止要求的情况下，ECU7在步骤S13使启动后计时器递增而进行步骤S15的处理。

在步骤S15中，ECU7对启动后计时器的值是否达到规定时间进行判定。在以下的说明中将该规定时间称为第2规定时间。在本实施方式中，将第2规定时间的值设定得比第1规定时间的值大。

在步骤S15的判定为肯定的情况下，ECU7在步骤S16中将燃料切断禁止标识设为ON而结束程序。在步骤S15的判定为否定的情况下，ECU在步骤S17中将燃料切断禁止标识设为OFF而结束程序。

ECU7在燃料切断禁止标识为1的情况下，即使从HCU8输入的对内燃发动机2的要求扭矩为零，也不进行燃料切断，继续向内燃发动机2供给规定量的燃料。另一方面，在燃料切断禁止标识为零的情况下，如果从HCU8输入的对内燃发动机2的要求扭矩为零，则对内燃发动机2实施燃料切断。

如果通过执行以上的程序进行内燃发动机2的启动，则从启动起直到经过第2规定时间为止，无论对内燃发动机2的要求扭矩如何，燃料切断均被禁止。

参照图3A－3I，对该燃料切断禁止程序的执行产生的作用进行说明。

在图中，混合动力车辆在直到时刻t0之前，用离合器3将电动机1和内燃发动机2连接，以同时使用电动机1的动力和内燃发动机2的动力的HEV模式行驶。在时刻t0，从HCU8向ECU7输出发动机停止要求，从HEV模式转至EV模式。

从HEV模式转至EV模式基于以下的流程来进行。首先，在时刻t0之前，从HCU8向ECU7输入发动机停止预告。与此相伴，进行由HCU8切断离合器3或者由ECU7进行将内燃发动机2的阀定时设为最延迟状态等的运转停止的准备。如果运转停止准备完成，则从ECU7向HCU8输出发动机停止可能信号。相对于此，HCU8在时刻t0向ECU7输出发动机停止要求，ECU7立即使向内燃发动机2的燃料供给停止。内燃发动机2从时刻t0起稍微延迟而停止旋转。

另一方面，ECU7在该期间也反复执行图2的燃料切断禁止程序。即使发动机的旋转未停止，如果还是存在发动机停止要求，则步骤S12的判定为肯定，在步骤S14中将启动后计时器清零。其结果，步骤15的判定为肯定，在步骤S16中将燃料切断禁止标识设置为ON。

在内燃发动机2停止旋转的状态下，步骤S11的判定为否定。其结果，无需达到步骤S12的判定而在步骤S14中将启动后计时器清零，步骤S15的判定始终是肯定。因而，在内燃发动机2的旋转处于停止中的情况下，也在步骤S16中燃料切断禁止标识为ON的状态持续。但是，由HCU8发出的发动机停止要求优先于由ECU7设置的燃料切断禁止标识，因此，即使燃料切断禁止标识为ON，只要发动机停止要求为有效，则ECU7为了使内燃发动机2的运转停止而切断燃料的供给。

针对发动机停止要求立即在步骤S14中将启动后计时器清零基于以下理由。如果针对发动机停止要求不将启动后计时器清零，则在从发动机停止要求起至内燃发动机2的旋转停止的期间内继续进行启动后计时器的递增。在该期间中，如果加速器踏板被踏入，则不进行启动后计时器的复位，而是进行内燃发动机2的重新启动。其结果，有可能其后马上启动后计时器达到规定时间，导致在步骤S17中燃料切断禁止标识被清除。如果在该状态下释放加速器踏板，则由于燃料切断禁止标识被清除，因此进行燃料切断。其结果，由于内燃发动机2的空转，排气变稀薄，在排气通路的排气净化催化剂积蓄氧。积蓄的氧对内燃发动机2恢复燃烧时的排气净化性能带来不好的影响，成为排气排放恶化的主要原因。

也就是说，如果在内燃发动机2重新启动时，启动后计时器不是确实被清零的状态，则无法充分地获得由防止内燃发动机2的空转导致的排气排放恶化的防止效果。因此，在发动机停止要求有效的期间内将启动后计时器清零的状态持续，从而在达到旋转停止之前进行了内燃发动机2的重新启动的情况下，也必须使启动后计时器从零开始计数。

于是，在以EV模式行驶的过程中，如果加速器踏板被踏入，则在时刻t1接合离合器3，进行内燃发动机2的曲轴起动。同时也使发动机停止要求消失。在开始曲轴起动的开始以后，内燃发动机2正在旋转，因此，步骤S11的判定为肯定，不存在发动机停止要求，因此，步骤S12的判定是否定。其结果，开始步骤S13中的启动后计时器的递增。

在启动后计时器的递增开始的起初，步骤S15的判定是肯定。因而，继续维持燃料切断禁止标识为ON的状态。其结果，进行向内燃发动机2的燃料供给，内燃发动机2启动。在内燃发动机2的启动后，混合动力车辆以HEV模式行驶。

在以HEV模式行驶的过程中，如果加速器踏板被释放，则从HCU8向ECU7输入的对内燃发动机2的要求扭矩变成零，因此，通常切断向内燃发动机2的燃料供给。

不过，通过执行燃料切断禁止程序，内燃发动机2在从开始启动的时刻t1起经过规定时间的时刻t3为止的期间，步骤S15的判定是肯定。其结果，继续燃料切断禁止标识为ON的状态。因而，ECU7无论对内燃发动机2的要求扭矩如何，均向内燃发动机2持续供给最小限度的燃料。

此外，此时内燃发动机2的节气阀根据内燃发动机2的转速而被控制为可获得预先确定的最低空气量的开度。对于该最低空气量不使排气变稀薄的最小限度的燃料向内燃发动机2供给。另外，此时车辆处于减速中，与进行燃料切断的情况相比，在禁止燃料切断的情况下，内燃发动机2的负扭矩的值变小。因此，在禁止燃料切断的情况下，电动机1的再生扭矩变大。由此，无论在禁止燃料切断的情况下，还是在进行燃料切断的情况下，都获得相同的车辆减速度。

另外，在车辆从减速起达到停止的情况下，HCU8在使离合器3维持接合状态而使变速机构4的离合器的接合力变弱，通过使离合器处于滑移状态，防止发动机失速。如果车辆停止，则内燃发动机2的节气阀根据内燃发动机2的冷却水温度而控制为相当于与预先确定的目标空转转速相对应的空气量的开度。另外，将排气不变稀薄的最小限度的燃料向内燃发动机2供给。

在紧接时刻t1之后放开加速器踏板，如果对内燃发动机2的要求扭矩变为零，则如果是通常，进行燃料切断。但是，在该控制装置的控制下，在步骤S15中启动后计时器处于规定时间内，因此，在步骤S16中维持燃料切断禁止标识为ON的状态，不执行燃料切断。

在内燃发动机2从启动起经过了第1规定时间的时刻t2，从HCU8向ECU7输入发动机停止预告。同时HCU8切断离合器3。这意味着在内燃发动机2启动后使旋转继续第1规定时间的控制在时刻t2结束。在该时刻t2，启动后计时器未达到第2规定时间。因而，在离合器3被切断的状态下，继续进行燃料切断的禁止，内燃发动机2利用供给的燃料继续进行运转。另一方面，由于切断离合器3，内燃发动机2的转速成为空转转速。ECU7在该状态下进行将内燃发动机2的阀定时设为最延迟状态等运转停止准备作业。此外，在第2规定时间的期间内禁止燃料切断是为了在接合了离合器3的状态下不使内燃发动机2空转。如果第2规定时间小于第1规定时间，则满足该条件。因而，也能够将第2规定时间设定为与第1规定时间相等。

如果在时刻t3启动后计时器到达第2规定时间，则步骤S15的判定转为否定，在步骤S17中将燃料切断禁止标识切换为OFF。但是，此时内燃发动机2处于运转停止准备中，因此，不进行燃料切断而维持内燃发动机2的空运转。

在运转停止准备作业完成的时刻t4，从ECU7向HCU8输出发动机停止可能信号。针对发动机停止可能信号，HCU8在该时刻t4将发动机停止要求向ECU7输出。接受到发动机停止要求的ECU7立即停止向内燃发动机2的燃料供给，内燃发动机2停止旋转。此外，由于发动机停止要求，步骤S12的判定转为肯定，在步骤S14中启动后计时器被清零。其结果，在步骤S16中燃料切断禁止标识被设为ON。燃料切断禁止标识在内燃发动机2重新启动之后直到经过规定时间为止维持ON的状态。

之后如果再次踏入加速器踏板，则与时刻t1的处理同样地离合器3被接合，进行内燃发动机2的启动。之后直到经过第2规定时间为止，与要求扭矩的变动无关地，燃料切断被禁止。

如上所述，该控制装置在内燃发动机2启动后在第2规定时间内不切断离合器3而继续进行内燃发动机2的旋转，另一方面，禁止规定时间内的燃料切断。因此，在规定时间内不停止内燃发动机2的旋转，并且，内燃发动机2也不会空转、即以燃料切断状态旋转。

作为结果，能够消除由于根据要求扭矩的变动而频繁地反复进行内燃发动机2的启动和停止而给驾驶员带来的不舒服的感觉。另外，从内燃发动机2的启动起在规定时间内禁止燃料切断，因此，也能够防止内燃发动机2的空转给排气净化催化剂带来的氧的积蓄。因而，也能够防止在内燃发动机2恢复燃烧时排气排放恶化这样的不良情况。

此外，在自动变速器的变速模式为手动变速模式的状态下，驾驶员如果释放加速器踏板，则进行通常的燃料切断，内燃发动机2空转而氧积蓄在排气净化催化剂中。通常的燃料切断在内燃发动机2的转速降低到恢复转速时结束，重新向内燃发动机2的燃料供给，内燃发动机2重新开始燃烧。此时，通过临时增大燃料喷射量即进行所谓的喷射量突增，从而使排气净化催化剂的气氛迅速地恢复到与理论空燃比相当。通过该喷射量突增，能够防止在内燃发动机2重新燃烧时排气排放恶化。

但是，如果在进行使内燃发动机2在启动后第1规定时间内继续旋转的控制的状态下允许燃料切断，则在由于内燃发动机2的空转而在排气净化催化剂中积蓄有氧的状态下，内燃发动机2的运转停止。这会引起以下问题。

在通常的燃料切断的情况下，重新燃烧时的内燃发动机2的转速被维持在恢复转速，因此，通过增大排气流量、执行短时间内的喷射量突增，能够将排气净化催化剂的气氛迅速地恢复到与理论空燃比相当。但是，在排气净化催化剂中积蓄有氧的状态下内燃发动机2的运转停止的情况下，有可能在排气流量成为极小的条件下重新燃烧。在这样的条件下，即使执行喷射量突增，直到使排气净化催化剂的气氛恢复到与理论空燃比相当为止也需要时间。作为结果，无法避免该时间内的排气排放的恶化。因而，在进行使内燃发动机2在启动后第1规定时间内继续旋转的控制的情况下，至少在该时间禁止燃料切断，这在防止排气排放的恶化方面有效地起作用。

以上说明的混合动力驱动车辆的控制装置利用加速器踏板踏入量传感器9对车辆的负载进行检测，ECU7基于负载计算对内燃发动机2的要求负载，基于要求负载执行内燃发动机2的燃料切断。因此，能够基于燃料切断禁止标识容易地进行燃料切断的禁止。

以上说明的混合动力驱动车辆的控制装置经由离合器3将电动机1和内燃发动机2连接，将离合器3维持为接合状态，从而进行电动机1的启动和以HEV模式进行行驶。因此，如果在离合器3的接合状态下执行燃料切断，则内燃发动机2容易地空转，容易引起氧向排气净化催化剂积蓄。另一方面，在内燃发动机2启动后在规定时间内禁止燃料切断，从而能够可靠地防止内燃发动机2的空转。换言之，通过将本发明应用于以上述方式构成的混合动力车辆，带来最佳的效果。

在以上说明的混合动力驱动车辆的控制装置中，HCU8构成旋转手段和接合维持手段，ECU7构成禁止手段和启动后计时器。

关于以上的说明，将申请日为2012年1月19日的日本的特愿2012－009009号内容引用在本说明书中而合为一体。

以上，通过几个特定的实施例说明了本发明，但本发明并不限定于上述各实施例。对于本领域技术人员来说，在权利要求书的保护范围内能够对这些实施例进行各种修正或者变更。

工业实用性

如上所述，本发明在同时使用内燃发动机和电动机的混合动力驱动车辆中带来下述优异的效果：抑制因加速器踏板操作而频繁地反复进行内燃发动机的启动和停止以及防止排气净化性能恶化。

本发明的实施方式所包含的排他的性质或者特点如权利要求书所述。

Claims (4)

1.一种混合动力驱动车辆的控制装置，其选择性地切换仅利用电动机的驱动力行驶的EV模式、和同时使用内燃发动机的驱动力和电动机的驱动力而行驶的HEV模式，并且在所述内燃发动机的排气通路中设有具有氧积蓄功能的排气净化催化剂，如果在HEV模式选择中对所述内燃发动机的要求负载成为零，则切断向所述内燃发动机的燃料供给，

该混合动力驱动车辆的控制装置，具有：

离合器，其通过将所述内燃发动机与所述电动机连接，进行从EV模式向HEV模式的切换；接合维持手段，其在所述电动机经由离合器使所述内燃发动机启动后，使所述离合器在第1规定时间范围内维持为接合状态；以及禁止手段，其在比第1规定时间长的第2规定时间范围内禁止燃料切断。

2.根据权利要求1所述的混合动力驱动车辆的控制装置，

该混合动力驱动车辆的控制装置还具有启动后计时器，该启动后计时器在所述内燃发动机的旋转停止时被复位，在所述内燃发动机旋转时递增，

所述禁止手段构成为，直至所述启动后计时器的值与所述第2规定时间相等、或者大于所述第2规定时间为止，禁止燃料切断。

3.根据权利要求2所述的混合动力驱动车辆的控制装置，

作为所述接合维持手段而具有对混合动力车辆的运转进行控制的混合动力控制单元，作为所述禁止手段和所述启动后计时器而具有对内燃发动机的运转进行控制的发动机控制单元，

所述混合动力控制单元，在应选择EV模式时，对所述发动机控制单元输出发动机停止要求，所述发动机控制单元构成为，在从所述混合动力控制单元输出所述发动机停止要求时，使启动后计时器复位。

4.一种混合动力驱动车辆的控制方法，该混合动力驱动车辆选择性地切换仅利用电动机的驱动力行驶的EV模式、和同时使用内燃发动机的驱动力和电动机的驱动力而行驶的HEV模式，并且在所述内燃发动机的排气通路中设有具有氧积蓄功能的排气净化催化剂，如果在HEV模式选择中对所述内燃发动机的要求负载成为零，则切断向所述内燃发动机的燃料供给，

在该混合动力驱动车辆的控制方法中，

通过将所述内燃发动机与所述电动机经由离合器连接，进行从EV模式向HEV模式的切换，

在所述电动机经由离合器使所述内燃发动机启动后，使所述离合器在第1规定时间范围内维持为接合状态，

在比第1规定时间长的第2规定时间范围内禁止燃料切断。